Расчет осветительной электроустановки помещения

Pл = (pуд * S) / n

Порядок расчета освещения по методу удельной мощности:

1) определяется расчетная высота Нр, тип и количество светильников                    в помещении;

2) по таблицам находятся нормированная  освещенность для данного вида  помещений Емин, удельная мощность pуд;

3) рассчитывается мощность одной  лампы и подбирается стандартная.

Если расчетная мощность лампы оказывается большей чем при меняемая в принятых светильниках, следует определить необходимое количество светильников, приняв величину мощности лампы в светильнике Рл.

Точечный метод расчета освещения

Этим методом находятся освещенность в любой точке помещения.

Порядок расчета для точечных источников света:

1) Определяется расчетная высота Hр, тип и размещение в светильников в помещении и чертится в масштабе план помещения со светильниками,

2) на план наносится контрольная точка А и находятся расстояния от проекций светильников до контрольной точки - D; 

Рис. 2. Расположение контрольной точки А при размещении светильников по углам квадрата и В по сторонам прямоугольника

3) по пространственным изолюксам  горизонтальной освещенности находится  освещенность е от каждого  светильника;

4) находится общая условная освещенность  от всех светильников ∑е;

5) рассчитывается горизонтальная  освещенность от всех светильников  в точке А:

Еа = (F * μ / 1000 * kз) * ∑е,

где μ - коэффициент, учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников и отраженного светового потока, kз - коэффициент запаса.

Вместо пространственных изолюкс условной горизонтальной освещенности возможно использование таблиц значений горизонтальной освещенности при условной дампе 1000 лм.

Порядок по точечному методу расчета для светящихся полос:

1) определяется расчетная высота Hр, тип светильников и люминесцентных ламп в них, размещение светильников в полосе и полос в помещении. Затем полосы наносятся на план помещения, вычерченный в масштабе;

2) на план наносится контрольная  точка А и находятся расстояния  от точки А до проекции полос р. По плану помещения находится длина половины полосы, которую принято в точечном методе обозначать L. Ее не следует путать с расстоянием между полосами, обозначенным также L и определяемым по наивыгоднейшему соотношению (L/Нр); 

Рис. 3. Схема к расчету освещения точечным методом полосами светильников

3) определяется линейная плотность  светового потока

F' = (Fсв * n) / 2L,

где Fсв - световой поток светильника, равный сумме световых потоков ламп, светильника; n- количество светильников в полосе;

4) находятся приведенные размеры 

p' = p/Нр, L' = L/Нр

5) по графикам линейных изолюксов  относительной освещенности для  люминесцентных светильников (светящихся полос) находится для каждой полуполосы в зависимости от типа светильника р' и L'

Еа = (F' * μ / 1000 * kз) * ∑е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Светотехнические величины.

 

Световой поток 
Характеризует мощность видимого излучения по её воздействию на глаз человека в специальных единицах – люменах [Лм]. Световой поток является важнейшей характеристикой ламп. Обычная лампа накаливания мощностью 100 Вт имеет световой поток 1300 Лм, а металлогалогенная лампа мощностью 70 Вт – 6000 Лм. 
 
Освещённость 
Это поверхностная плотность светового потока, падающего на площадку заданной величины. Единица освещённости – люкс [Лк]. Одна из самых главных величин в нормах освещения. Чаще всего нормируется горизонтальная освещённость (в горизонтальной плоскости). Диапазон уровней освещённости составляет при искусственном освещении от 1 до 20 Лк на улице и от 20 до 5000 Лк в помещении. В природных условиях освещённость E=0,2 Лк в полнолуние, 5000 – 10000 Лк днём при сплошной облачности и до 100000 Лк в ясный солнечный день. 
 
Сила света 
Это пространственная плотность светового потока, ограниченная телесным углом. Единица измерения силы света – кандела [кд] – воспроизводится эталоном и входит в Международную систему основных единиц (СИ). 
Распределение силы света в пространстве ( кривая силы света, КСС) – одна из важнейших характеристик осветительных приборов, необходимых для расчёта освещения. КСС светильников обычно приводится в полярных координатах для условной лампы со световым потоком 1000 лм, т.е. в кд/кЛм. 
 
Яркость 
Для матовых (диффузных или равноярких) поверхностей эта величина пропорциональна поверхностной плотности отраженного или излучаемого этой поверхностью светового потока. В более общем виде она равна отношению силы света в направлении точки наблюдения к видимой из этой точки площади светящей поверхности (проекции). Единица яркости – кд/м2. Яркость непосредственно связана с уровнем зрительного ощущения, а распределение яркости в поле зрения (например, в интерьере) характеризует качество освещения. В полной темноте человек реагирует на яркость в одну миллионную долю кд/м2. Сплошной светящий потолок при яркости более 500 кд/м2 оказывает дискомфортное влияние. Яркость солнца – около 1 000 000 000 кд/м2, а люминесцентной лампы – 5-11 тысяч кд/м2. 
 
Коэффициенты отражения [ρ] и пропускания [τ] 
Определяются как отношение отраженного [ρ] или пропущенного [τ] материалом светового потока к упавшему световому потоку. Коэффициенты отражения некоторых отделочных материалов: 
- белая краска (0,7 – 0,8) 
- светлые обои ( 0,5 – 0,7) 
- белый мрамор – 0,45 
- красный кирпич – 0,3 
- темное дерево (0,1 – 0,25) 
- асфальт – 0,07 
 
При светлой отделке помещений (особенно при малых по отношению к высоте размерах) очень заметно возрастают уровни освещенности. Коэффициент отражения фона, на котором рассматривается объект, входит в число показателей, характеризующих условия зрительной работы на рабочем месте. По нормам России фон считается светлым при коэффициенте отражения более 0,4, средним – от 0,2 до 0,4 и тёмным – менее 0,2. При увеличении коэффициента отражения фона – видимость объекта улучшается. 
 
Световая отдача 
Это главная характеристика энергоэкономичности ламп и она равна отношению светового потока лампы к её мощности. Применение ламп с высокой световой отдачей – основной путь экономии электроэнергии в осветительных установках. Например, путём замены ламп накаливания, световая отдача которых 7-22 лм/Вт, компактными люминесцентными лампами (50-90 лм/Вт) можно снизить расход электроэнергии в среднем в 5-6 раз, не уменьшая уровня освещённости. 
 
Показатели ослеплённости и дискомфорта 
Эти показатели характеризуют прямое слепящее действие источников света или светильников. По показателю ослеплённости можно судить о степени ухудшения видимости при действии блёских источников света. Например, при значении этого показателя, равном 100, видимость снижается на 10%. По российским нормам для точных производственных работ значение показателя ослеплённости должно быть не выше 20. Показатель дискомфорта (М) характеризует степень неудобства или напряженности при наличии в поле зрения источников повышенной яркости. 
 
Цилиндрическая освещенность [Ец] 
Характеризует насыщенность помещения светом и определяется (в люксах) как средняя вертикальная освещенность, создаваемая в заданной точке наблюдения. В России эта величина нормируется в таких помещениях как холлы, парадные вестибюли, зрительные, выставочные, читальные и торговые залы, залы заседания и приёмов и т.п. Повышенная насыщенность светом создаётся при уровнях Ец не менее 100 лк. 
 
Цвет и цветность 
Понятие цвета определяется, как свойство видимого излучения вызывать зрительное ощущение цветности (цветовой тон + насыщенность) и яркости предметов. Цветовой тон (красный, оранжевый и т.д.) характеризуется длиной волны видимого излучения, а насыщенность – чистотой цвета, связанной со степенью приближения к спектрально чистому цвету от точки белого. Например, малонасыщенные цветовые тона получают путём большого разбавления красителя белой краской. Цвет одного и того же предмета может сильно изменяться в зависимости от спектрального состава освещения. 
 
Цветовая температура [Тц] 
Очень важная характеристика источников света, определяющая цветность ламп и цветовую тональность (тёплую, нейтральную или холодную) освещаемого этими лампами пространства. Она примерно равна температуре нагретого тела одинакового по цвету с заданным источником света. Выражается в температурной шкале Кельвина: Т = (градусы Цельсия +273) К. 
Значения Тц некоторых источников: 
- пламя свечи – 1900 К; 
- лампы накаливания – 2500-3000 К; 
- люминесцентные лампы – 2700-6500 К; 
- Солнце – 5000-6000 К; 
- облачное небо – 6000-7000 К; 
- ясное небо – 10000-20000 К; 
 
Индекс цветопередачи [Ra] 
Одна из основных цветовых характеристик качества разрядных ламп. Характеризует степень воспроизведения цветов различных материалов при их освещении лампой при сравнении с эталонным источником света. Наивысшее значение Ra=100. Наихудшие по цветопередаче натриевые лампы высокого давления имеют Ra=25. Согласно нормам Германии очень хорошая цветопередача (степень 1) соответствует значениям Ra=80 и более, хорошая (степень 2) – от 60 до 79, удовлетворительная (степень 3) – от 40 до 59 и недостаточная (степень 4) – от 20 до 39. 
 
Коэффициент пульсации освещенности [Кп] 
Характеризует относительную глубину пульсации освещенности (в %) в заданной точке помещения при питании ламп от сети переменного тока. Неконтролируемая пульсация освещенности приводит к повышенной опасности травматизма при работе с движущимися и, в особенности, с вращающимися объектами, а также к зрительному утомлению. В нормах России для большинства зрительных работ установлено значение Кп не более 20.

 

 

 

 

 

 

1.3 Источники света и светильники.

Источники света. Для искусственного освещения применяют лампы накаливания, сочетание нескольких видов ламп и люминесцентные лампы (лампы дневного света ЛД, лампы холодно-белого света ЛХБ, лампы тепло-белого света ЛТБ), представляющие собой ртутные электроразрядные трубки низкого давления и ртутные лампы высокого давления (ДРЛ), светодиодные лампы и светильники.

Лампа накаливания - самый распространенный вид лампочек. По мнению специалистов, это обуславливается простотой конструкции и применения, универсальностью и невысокой стоимостью. Лампы накаливания - тепловой источник света, спектр которого отличается от дневного света преобладанием желтого и красного излучения и полным отсутствием ультрафиолета. Применяются такие лампы, как правило, в бытовом и декоративном освещении, а также там, где к освещению не предъявляют особых требований, а потребление и срок службы ламп не являются определяющими факторами.(рис.4)

По мнению большинства экспертов, лампы накаливания устарели и являются "вчерашним днем". Коэффициент полезного действия в них составляет только 6-8%, и они в большей степени нагревают, чем освещают (дают 95% тепла и лишь 5% - света). К тому же, такие лампы имеют короткий срок службы (не более 1000 часов) и малую светоотдачу (7-17 лм/Вт).

 

1. цоколь                                                         
2. стеклянная ножка.
3. нить накала.
4.   стеклянная колба.

 

 

      

                                                        Рис.4  Лампа накаливания

Люминесцентные лампы - характеризуются высокой световой отдачей, приближающейся по своему спектру к естественному дневному свету. Они экономичнее в 3—3,5 раза ламп накаливания. Люминесцентные лампы преимущественно применяют: а) в помещениях, где необходимо различение цветовых оттенков (ЛДЦ, ЛД или ЛХБ); б) в помещениях, где необходимо создать особо благоприятные условия для работы глаз (помещения с напряженными и точными зрительными работами, учебные помещения и т. п.); в) в производственных помещениях, не имеющих естественного освещения и предназначенных для постоянного пребывания людей (ЛТБ); г) для архитектурно-художественного освещения.(Рис.5)

      Рис.5 Люминесцентная лампа низкого давления.

 

 

 

Ртутные лампы (ДРЛ) - применяют наряду с люминесцентными лампами в производственных помещениях, указанных в пунктах «б» и «в» применения люминесцентных ламп. Разграничение области использования в этих помещениях ламп ДРЛ и люминесцентных ламп определяется технико-экономическими подсчетами допустимости применения ламп ДРЛ по условиям стробоскопического эффекта. Стробоскопический эффект — явление искажения зрительного восприятия вращающихся, движущихся или сменяющихся объектов в мелькающем свете, возникающее при совпадении кратности частотных характеристик движения объектов и изменения светового потока во времени в осветительных установках (в виде газоразрядных источников света, питаемых переменным током). Лампы ДРЛ чаще всего оказываются предпочтительными при больших высотах установки и затруднительном доступе к светильникам при обслуживании.(рис.6)

Рис.6 Дуговая ртутная лампа высокого давления (ДРЛ).

 Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах, декоративной светотехнике и особенно в компактных осветительных приборах — ручных фонариках. Их световая мощность доходит до 5000 лм. Светодиодные осветительные приборы подразделяются на уличные и интерьерные. Сегодня их применяют для подсветки зданий, автомобилей, улиц и рекламных конструкций, фонтанов, тоннелей и мостов. Данное освещение используют для подсветки производственных и офисных помещений, домашнего интерьера и мебели(Рис.7)

1. Рассеиватель
2. Светодиодные чипы
3. Печатная плата
4. Зона максимальной температуры
5. Радиатор
6. Конденсатор
7. Драйвер
8. Основание части
9. Цоколь

 

Рис.7 Светодиодная лампа

Светильники. Открытая электролампа может вызвать утомление, ухудшение зрения, ослепление, пожар и взрыв. Для освещения помещений и открытых площадок предприятий применяют лампы, заключенные в специальную арматуру различных типов, называемую светильником. Светильники предназначены для перераспределения светового потока лампы в необходимом направлении с наименьшими светопотерями для предохранения глаз работающих от слепящей яркости, защиты лампы от загрязнений, механических повреждений, горючих и взрывоопасных газов, паров и пыли, а в некоторых случаях для изменения спектрального состава источника света. Для аварийного освещения должны применяться светильники, отличающиеся от светильников рабочего освещения типом или размером, или на них должны быть нанесены специальные знаки.Светильники характеризуются КПД, защитным углом и кривой светораспределения.

КПД светильников с лампами накаливания может быть 80—85 %, а с люминесцентными лампами выше. Защитным углом называется угол, образуемый горизонталью, идущей от светящегося тела, и пограничной линией, соединяющей крайнюю точку светящегося тела и противоположный край отражателя.  Защитный угол служит для прикрытия ярких частей лампы от глаз работающего. В зависимости от величины защитного угла и назначения светильника устанавливают высоту его подвески. Кривая распределения силы света показывает распределение светового потока в пространстве. Для разных типов светильников она может быть различна.

По назначению и расположению светильники делятся на два вида — внутреннего и наружного освещения. Светильники внутреннего освещения бывают для общего и местного освещения. По исполнению светильники подразделяют на открытые (лампа не отделена от внешней среды), закрытые (лампа и патрон отделены от внешней среды оболочкой без уплотнения); влагонепроницаемые (для освещения сырых помещений, насыщенных парами, и др., корпус противостоит воздействию влаги, а его конструкция обеспечивает герметичность вводных проводов, патрона и лампы), пыленепроницаемые для освещения пыльных помещений, взрывонепроницаемые для взрывоопасных помещений.

Тип светильника выбирают в зависимости от назначения помещения, технологического процесса (класса взрыво-пожароопасности) и требуемого светораспределения.

Переносные светильники. В зависимости от характеристики помещений переносные светильники нужно включать в сеть с напряжением 36 В в помещениях с повышенной опасностью, в помещениях особо опасных 12 В. Вилки для розеток 12 и 36 В не должны входить в розетки 120 и 220 В.  Независимо от напряжения конструкция этих светильников должна исключать возможность прикосновения к токоведущим частям. Патрон электролампы укрепляется в специальной рукоятке, выполненной из тепло- и влагостойкого материала. Колба и патрон лампы закрываются стеклянным колпаком и сеткой. Снимать сетку и колпак можно только специальным инструментом, чтобы исключить доступ посторонних лиц к токоведущим частям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Проблемы энергосбережения.

Значимость проблемы энергосбережения в осветительных установках определяется их колоссальным масштабом (более миллиарда установленных световых точек) и расходом на освещение около 14% от всей генерируемой в стране электроэнергии. Наряду с этим, существует реальная возможность снижения практически вдвое (на 45-50%) расхода электроэнергии на освещение с одновременным повышением его качества при рациональном использовании новой техники и методов проектирования и эксплуатации осветительных установок. Прежде всего имеется в виду широкое применение нового поколения прямых люминесцентных ламп типа Т5 и компактных люминесцентных ламп, электронных пускорегулирующих аппаратов для разрядных ламп и чрезвычайно перспективных полупроводниковых источников света – светодиодов и эффективных световых приборов с ними.

Россия имеет огромные перспективы по энергосбережению и одновременно является одной из самых расточительных в мире стран. Энергосбережение напрямую зависит от рационального использования существующих энергоресурсов. Потери и затраты происходят в первую очередь в промышленности, в секторе ЖКХ, в топливно-энергетическом комплексе. В целом, энерогоэффективность подразумевает не только лампочки. В первую очередь речь о контроле расходования ресурсов, умение управлять этими расходами, чтобы они приносили максимальный эффект потребителю. 
 
 На производстве безостановочно происходит старение и износ оборудования, что в свою очередь непрерывно увеличивает количество потребляемой энергии. На сегодняшний день издержки предприятий промышленной сферы составляют в среднем около 12% с постепенным увеличением. Ещё одной большой статьёй затрат является транспортировка. Таким образом, энергосбережение в данной сфере подразумевает использование энергосберегающего оборудования, оптимизация его загрузки, обследование систем электроснабжения и другое. Также промышленные предприятия имеют возможность самостоятельно выбирать тип тарифов оплаты за электроэнергию. Это означает, что у предприятия возникают новые задания: поиск способов экономии, анализ режима работы и энергопотребления, составление договоров, составление индивидуальной программы энергосбережения предприятия и прочее. Не стоит забывать и о необходимости снижения финансовых затрат на энергоснабжение системы вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха. 
 
 Огромные потери энергии характерны и жилищно-коммунальному хозяйству. По подсчётам экспертов, около 70% теплопотерь происходит из-за халатного отношения потребителей. Часто в квартирах установлены батареи без регулировки мощности, вследствие чего они работают на всю и жильцам приходится открывать окна для снижения температуры в помещении. В результате получаем впечатляющую статистику – в не более тёплой Швеции на обогрев 1 кв.м требуется в 5-6 раз меньше топлива, чем в России. Если проанализировать способы и мероприятия по электросбережению, которые применяют европейцы, то получается, что у них это развито и применяется в десятки раз больше, чем у россиян. К примеру, 100 лампочек по 75Вт за час сжигают несколько килограмм нефти или угля, одновременно загрязняя окружающую среду.  
 
 Для реализации потенциала энергосбережения в ЖКХ предполагается ввести повсеместное внедрение приборов учета, перейти к обязательным стандартам энергоэффективности для новых и реконструируемых зданий, модернизировать системы теплоснабжения зданий и сооружений (к 2030 г. удельные расходы топлива на производство тепла котельными и ТЭЦ будут снижены в среднем на 10%, по сравнению с уровнем 2005 г.), внедрить энергосберегающие системы освещения, внедрение энергосберегающих приборов и технологий на котельных, очистных сооружениях, предприятиях водоканала, предоставление бюджетным организациям прав распоряжения средствами, сэкономленными в результате реализации проектов по энергосбережению на срок до 5 лет и другое. 
 
 Важно также правильно организовать учет потребляемых ресурсов. В законодательстве уделено внимание данному вопросу, но также уже внесены изменения, отодвигающие срок обязательной установки приборов учета. Так, например, в условиях отсутствия полного учета тепловой энергии, особенно в ЖКХ, невозможно точно определить уровень фактических потерь в теплосетях. В различных источниках эта величина оценивается и от 14% до 30%. На сегодняшний день потенциал снижения этих потерь определить невозможно. 
 
 Ещё одним направлением экономии является энергосбережение в освещении, водопотреблении. Не так давно в России заговорили о программе «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года». По предварительным прогнозам, экономия энергии в год составит: 
 
более 8 600 000 кВт/ч;